Batterie à flux redox au vanadium, nom complet Vanadium REDOX Flow Battery (VRB), est une sorte de batterie REDOX dans laquelle circulent des substances actives à l'état liquide. Les batteries REDOX fer-chrome existent depuis les années 1960, mais les batteries REDOX au vanadium ont été proposées en 1985 par Marria Kacos de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie, et après plus de deux décennies de recherche et développement, la technologie est sur le point d'être utilisée. de maturité. Au Japon, les batteries au vanadium de type fixe (par opposition aux véhicules électriques) destinées aux centrales électriques de régulation de pointe et au stockage de l'énergie éolienne se développent rapidement, et des systèmes de stockage d'énergie par batterie au vanadium de haute puissance ont été utilisés et commercialisés.
L'énergie électrique debatterie au vanadiumest stocké sous forme d'énergie chimique dans l'électrolyte d'acide sulfurique composé d'ions vanadium de différents états de valence, et lehydraulique électrolytiquela pression est appliquée dans la pile de la batterie par une pompe externe. Sous l'action de la puissance mécanique, la pression hydraulique électrolytique circule dans différents réservoirs de stockage de liquide et dans la boucle fermée de la demi-batterie. La membrane échangeuse de protons est utilisée comme diaphragme du bloc de batterie, et la solution électrolytique s'écoule parallèlement à la surface de l'électrode et une réaction électrochimique se produit. L'énergie chimique stockée dans la solution est convertie en énergie électrique en collectant et en conduisant le courant à travers les plaques à double électrode. Ce processus de réaction réversible permet à la batterie au vanadium d'être chargée, déchargée et rechargée en douceur. L'électrolyte positif se compose de solution ionique V(Ⅴ) et V(Ⅳ), l'électrolyte négatif se compose de solution ionique V(Ⅲ) et V(Ⅱ), charge de la batterie, matériau positif pour solution ionique V(Ⅴ), V(Ⅱ) ionique solution, décharge de la batterie, électrode positive et négative respectivement pour la solution ionique V(Ⅳ) et V(Ⅲ), la batterie interne par conduction H+. Les ions V(Ⅴ) et V(Ⅳ) existent respectivement sous forme d'ion VO2+ et d'ion VO2+ dans une solution acide, de sorte que les réactions positives et négatives des batteries au vanadium peuvent être exprimées comme suit :
Électrode positive pendant la charge : VO2++H2O→VO2++2H++e-
Électrode négative lors de la charge : V3++ e-→V2+
Anode de décharge : VO2++2H++e-→VO2++H2O
Électrode négative de décharge : V2+→V3++ e-
Utilisé comme système de stockage d'énergie,piles au vanadiumavoir les caractéristiques suivantes
1, la puissance de sortie de la batterie dépend de la taille de la pile, la capacité de stockage d'énergie dépend du stockage et de la concentration de l'électrolyte, sa conception est donc très flexible, lorsque la puissance de sortie est certaine, pour augmenter la capacité de stockage d'énergie, comme à condition d'augmenter le volume du réservoir de stockage d'électrolyte ou d'améliorer la concentration d'électrolyte ;
2, la substance active de la batterie au vanadium existe dans le liquide, l'ion électrolyte n'en est qu'union vanadium, il n'y a donc pas de changement de phase des autres batteries lors de la charge et de la décharge, la batterie a une longue durée de vie ;
3, charge, les performances de décharge sont bonnes, peuvent être une décharge profonde sans endommager la batterie ;
4. Faible autodécharge, lorsque le système est en mode fermé, l'électrolyte dans le réservoir n'a aucun phénomène d'autodécharge ;
5, liberté d'emplacement de la batterie au vanadium, le système peut être un fonctionnement fermé entièrement automatique, pas de pollution, entretien simple, faible coût d'exploitation ;
6, le système de batterie ne présente aucun risque potentiel d'explosion ou d'incendie, haute sécurité ;
7, les pièces de la batterie sont pour la plupart des matériaux en carbone bon marché, des plastiques techniques, les sources de matériaux sont riches, faciles à recycler, n'ont pas besoin de métaux précieux comme catalyseur d'électrode ;
8, efficacité énergétique élevée, jusqu'à 75 % ~ 80 %, performances de coût très élevées ;
9. Vitesse de démarrage rapide, si le réacteur est plein d'électrolyte, il peut être démarré dans les 2 minutes et le commutateur d'état de charge et de décharge n'a besoin que de 0,02 s pendant le fonctionnement.
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